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  • 《物理快报B》:黑洞信息丢失之谜解决方案

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2020-01-11
    资料来源:中国科学院武汉物理数学研究所,发布日期:2009年

    《物理快报B》:黑洞信息丢失之谜的解决方案

    由中国科学院武汉物理研究所张宝成、蔡庆余、游莉、詹明升

    张宝成完成,中国科学院武汉物理研究所副研究员蔡庆余、客座教授尤里博士、研究员詹明升共同发表了一篇题为“发现霍金辐射中隐藏的信使:黑洞信息丢失之谜的解决方案”的文章,该文章已被国际着名高能物理学术期刊《物理快报B》(PHYSICAL LETTES B)接受并发表

    “黑洞信息损失”问题是由霍金在20世纪70年代解决黑洞热力学第二定律时引入量子概念引起的。几十年来,理论物理学家和高能物理学家一直困惑不解。这个问题的本质是,对于一个黑洞来说,不管它的初始状态是什么,它肯定会演化成热态。热态(Thermal state)意味着在整个辐射过程中辐射和熵增加之间没有关联,这与量子力学的统一性相冲突,从而揭示了量子力学和引力理论(广义相对论)之间的潜在冲突。因此,“黑洞信息丢失之谜”是量子引力理论研究中必须解决的问题。

    本文利用统计力学和量子信息的基本理论,证明了在黑洞辐射作为隧穿的图像下,黑洞隧穿辐射过程是一个单一过程。至于黑洞的隧道光谱,在以前的研究工作中,物理学家认为辐射之间没有关联。本文首次用标准统计力学方法证明辐射之间的相关性,并成功应用量子信息中的互信息理论证明辐射之间的相关性可以携带信息。本文证明了熵在黑洞辐射的整个过程中是严格守恒的。这样,信息就不会在黑洞辐射过程中丢失,统一性也会得到保持,从而解决了黑洞信息丢失的奥秘。该理论不仅适用于静止黑洞,也适用于静止黑洞,甚至是非互易黑洞和其他类型的黑洞。它给出了连续隧穿背景下黑洞信息丢失问题的通用解决方案,从而暗示了重力场量子化的可能性。

    此前,该研究所博士生张宝成和副研究员蔡庆余、研究员詹明升还合作证明了量子重力效应(phys. letter)存在下黑洞隧穿动力学和热力学的一致性。b665,260);解决了具有恒定规则变换的半经典黑洞的辐射温度问题(物理字母b671,310)。这些工作成功地将量子力学的一些概念与黑洞结合起来,创造性地解决了一些传统的物理问题,是武汉物理数学研究所跨学科研究的又一成功范例。这些研究不仅将该研究所的传统原子和分子研究扩展到量子信息和广义相对论的跨学科领域,而且为该研究所即将进行的利用冷原子干涉仪探测引力波和其他相关重力的大规模实验提供了理论基础。

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